2.4 ENSAYO DE FATIGA

Se define que un material trabaja a fatiga cuando soporta cargas que varían cíclicamente con el tiempo. Si en los ensayos estáticos, tracción y fluencia, podía aproximarse que dF/dt = 0, en fatiga dF/dt ¹ 0 en cualquier momento del servicio.

El ensayo de fatiga tiene por objetivo analizar las características resistentes de los materiales cuando trabajan bajo cargas variables. Entre los parámetros fundamentales que califican el comportamiento característico ante la fatiga de los materiales están:
A -
La cinética de la carga aplicada en el tiempo.
B -
Tipo de tensiones engendradas en la pieza, como consecuencia de la aplicación de la carga. Entre ellas citaremos:
Axiales originadas por tracción o compresión.
Axiales originadas por flexiones.
Cortantes causadas por torsión.
Combinadas.
C -
Tipo de trabajo característico del conjunto de la pieza en la máquina. Entre ellos citamos:
Tracción.
Flexión plana.
Flexión rotativa.
Torsión.

El tipo de trabajo, tipo de tensiones y cinética de la carga determina una gran variedad de ensayos de fatiga.

Figura 2.9. Máquina de fatiga de flexión rotativa.

El ensayo de fatiga más universal, por la sencillez de la máquina de ensayo, es el de flexión rotativa, que se representa en la figura 2.9. Consiste en un motor que arrastra un eje giratorio, sobre el que se monta una probeta que queda en voladizo. Sobre este extremo volado, gravita una carga P, la que se mantiene sin giro por el rodamiento que las liga.

La máquina para ensayos de fatiga debe permitir el control y registro de los parámetros de ensayo, siguientes:
 
Cargas aplicadas, F.
Contador de vuelta de la probeta, n.
Velocidad angular, rpm.

Un procedimiento de ensayo de fatiga típico sería el siguiente:
 a)
Elaborar probetas cilíndricas de acero AE 275 para ensayos de fatiga de flexión rotativa, según norma UNE 7118.
 b)
Calcular la carga Fi que induce tensiones axiales si en la generatriz de la probeta en su sección de empotramiento, S, del orden de x% del límite elástico Le. Considerar el valor obtenido en el ensayo de tracción.
c)
Someter la probeta a tensiones si, mediante la carga Fi, controlando, mediante paradas secuenciales, la iniciación de la grieta de fatiga. Registrar los ciclos ngi que determinan la iniciación de esta grieta.
 d)
Proseguir el ensayo registrando, mediante paradas secuenciales, el tamaño de la grieta y el número de ciclos nci transcurridos hasta la aparición de la fractura total.
e)
Observar las fracturas de fatiga.
f)
Realizar esta secuencia para las cargas Fi que inducen tensiones de 30, 40, 50, 60 y 80% del límite elástico, Le.

2.4.1 Objetivo de la experiencia
Conocer los fundamentos de ensayos normalizados de fatiga, a flexión rotativa, y ensayos de fatiga sobre componentes reales de máquinas.

2.4.2 Materiales, procedimiento de ensayo, equipo y probetas

Probetas de fatiga.

Colocación de la probeta en el amarre.

 Selección de la carga de ensayo.

 Preparación d ela máquina con dos probetas.
Figura 2.10. Probetas de fatiga, su colocación en la máquina y selección de las cargas de ensayo.
 

 

Ensayo de fatiga
 
2.4.3 Objetivos del ensayo de fatiga sobre componentes reales
 

 

Ensayo de fatiga en componentes reales